實(shí)驗(yàn) 法拉第效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)法拉第效應(yīng)第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六大綱實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法結(jié)果處理思考題第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獯殴庑?yīng)現(xiàn)象和法拉第效應(yīng)的作用機(jī)制掌握旋光角的測(cè)量方法，學(xué)會(huì)使用有關(guān)儀器學(xué)會(huì)用重要物理量的經(jīng)典值驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)精度第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理（一）在磁場(chǎng)作用下介質(zhì)的旋光作用

在磁場(chǎng)作用下，介質(zhì)中左旋偏振光與右旋偏振光的傳播速度不同，造成偏振面的旋轉(zhuǎn)。第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)原理（二）法拉第旋光角的計(jì)算：根據(jù)量子理論，法拉第旋光角大小為：或其中為費(fèi)德爾常數(shù)第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)裝置一、光源系統(tǒng)白熾光源：用來提供白光；單色儀：用來產(chǎn)生單色光；聚光鏡筒：產(chǎn)生平行光；起偏鏡：用來產(chǎn)生平面偏振光。二、磁場(chǎng)系統(tǒng)電磁鐵：圓柱型磁頭，中心有通光孔；激磁電源：10A，60V，輸出連續(xù)可調(diào)；高斯計(jì)：用來測(cè)量電磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)裝置三、樣品介質(zhì)系統(tǒng)樣品介質(zhì)：選用光學(xué)玻璃，做成三棱鏡形狀，四面拋成光學(xué)面。既可以放在磁場(chǎng)中做旋光樣品，也可以放在分光儀上測(cè)樣品介質(zhì)的色散關(guān)系λ~dn/dλ；樣品盒和支架：銅材料做成。四、旋光角檢測(cè)系統(tǒng)檢偏測(cè)角儀：用來檢測(cè)偏振光的偏振方位；光電倍增管：用來接收檢偏后出射的光信號(hào)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出給直流復(fù)射式檢流計(jì)；直流復(fù)射式檢流計(jì)：用來接收光電倍增管輸出的電流信號(hào)；高壓電源：用來提供光電倍增管工作電壓。第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)裝置五、最小偏向角測(cè)量系統(tǒng)白熾光源單色儀分光儀：用來測(cè)量樣品介質(zhì)對(duì)應(yīng)不同波長λ和最小偏向角θ的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)方法法拉第旋光角的測(cè)量——對(duì)稱測(cè)量法：

消光位置附近，光強(qiáng)變化曲率小，難以直接測(cè)量，需利用對(duì)稱測(cè)量法。第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）初始偏振方位φ0的測(cè)量：

無法拉第效應(yīng)時(shí)的偏振方向（二）不同磁場(chǎng)強(qiáng)度、不同入射波長下的偏振面旋轉(zhuǎn)角測(cè)量：第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（三）樣品介質(zhì)的λ和dn/dλ對(duì)應(yīng)關(guān)系的測(cè)量把樣品棱鏡放在分光儀上，采用單色儀做光源，用最小偏向角測(cè)量法，測(cè)出波長λ和最小偏向角θ的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后利用公式：求出樣品介質(zhì)的波長λ和折射率n的對(duì)應(yīng)關(guān)系。最后再由λ~n的關(guān)系進(jìn)一步求出樣品介質(zhì)的波長λ和dn/dλ的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六結(jié)果處理（一）實(shí)驗(yàn)精度檢驗(yàn)——計(jì)算電子荷質(zhì)比：在實(shí)驗(yàn)測(cè)量各對(duì)應(yīng)關(guān)系的范圍內(nèi)，適當(dāng)選擇相對(duì)應(yīng)的φ、B、λ及dn/dλ的值，利用公式：

計(jì)算出電子荷質(zhì)比來。（二）計(jì)算樣品介質(zhì)費(fèi)德爾常數(shù)：

第12頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六思考題:對(duì)于本實(shí)驗(yàn)來說，引起誤差的主要來源有哪幾個(gè)因素？這些因素在實(shí)驗(yàn)過程